Молекулярні сита: чарівні сита технології розділення повітря

Що таке молекулярні сита?
Молекулярні сита діють як розумні сита в мікроскопічному світі, які складаються переважно з алюмосилікатних кристалів. Ці пористі матеріали пронизані рівномірними нанорозмірними каналами-з діаметром пор від 0,3 до 1 нанометра (приблизно-сота-тисячна товщини людської волосини). Регулюючи співвідношення кремнію-до-алюмінію, можна налаштувати розмір пор, подібно до заміни сітки з різними-розмірами отворів. Звичайні молекулярні сита 13X містять іони натрію, а типи 5A багаті іонами кальцію; ці іони металів діють як воротарі, допомагаючи сортувати молекули газу за розміром.

Як молекулярні сита справляються з розділенням газів?
Сортування-на основі розміру: з діаметром 0,346 нм для кисню та 0,364 нм для азоту молекулярне сито з порами 0,4 нм пропускає переважно кисень.

Адсорбційна конкуренція: азот легше адсорбується в каналах сита, ніж кисень-подібно до того, як магніт притягує залізні стружки-, що дозволяє відокремлювати газ.

Контроль тиску: молекулярні сита агресивно адсорбують газ під високим тиском і легко випускають його, коли тиск падає; ця характеристика дозволяє повторно використовувати їх десятки тисяч разів.

Універсальне застосування в технології розділення повітря
Молекулярні сита відіграють ключову роль в установках для розділення повітря:

Попередня-обробка: вони спочатку поглинають вологу та вуглекислий газ із повітря, ефективно «промиваючи» повітря чистим.

Виробництво кисню: вони затримують азот у своїх порах, дозволяючи кисню проходити для збирання, досягаючи рівня чистоти до 95%.

Екстракція рідкісних газів: вони також можуть відокремлювати рідкісні гази, такі як аргон, із точністю, порівнянною з хроматографами, які використовують у хімічних лабораторіях.